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- Veröffentlicht am 23. Aug. 2024
- Zuletzt bearbeitet am 23. Aug. 2024
- 7 min
Was ist ein Wechselschalter?
Worum handelt es sich bei einem Wechselschalter, welche Ausführungen gibt es, und wie funktionieren diese? Und vor allem, wo finden sich Wechselschalter in welchen Anwendungen? Dies alles verraten wir in diesem Artikel – und ebenso, wie ein solcher Schalter einen wichtigen Beitrag für eine nachhaltige Industrie und die Nutzung regenerativer Energien darstellen kann.
Ein Wechselschalter ist ein gängiger elektrischer Schaltertyp, mit dem der Strom von einer Quelle auf eine andere übertragen wird. Er findet sich häufig in Anwendungen und Systemen, bei denen eine zuverlässige und unterbrechungsfreie Stromversorgung nötig ist. Wechselschalter finden sich etwa in Wohn- und Gewerbegebäuden, aber auch in Fabriken und industriellen Umgebungen.
Ein Wechselschalter ist im Allgemeinen auch als Wechsler oder Umschalter bekannt. Im Grunde ist es ein elektrisches Gerät, das die Übertragung von Strom zwischen zwei Quellen ermöglicht. Dabei liegt seine Hauptaufgabe darin, sicherzustellen, dass eine Last von einer alternativen Quelle mit Strom versorgt werden kann, wenn z. B. eine Primärquelle ausfällt (etwa bei einem Stromausfall) oder für Wartungsarbeiten offline geht.
Die Grundlagen von Wechselschaltern
Der Hauptzweck der Wechselschalter liegt in der Gewährleistung einer kontinuierlichen Stromversorgung bei Stromausfällen. Damit werden z. B. Wartungsarbeiten ohne Unterbrechung der Stromversorgung ermöglicht und die Lastverteilung zwischen mehreren Stromquellen verteilt.
Die richtige Dimensionierung, basierend auf den Lastanforderungen, ist dabei entscheidend, um einen zuverlässigen und kontinuierlichen Betrieb der Stromversorgung zu gewährleisten. Die Installation muss den elektrischen Vorschriften und Normen entsprechen, und festgelegte Sicherheitsmaßnahmen wie die Erdung, eine korrekte Isolierung und sichere Verbindungen an allen Enden müssen eingehalten werden.
Eine regelmäßige Wartung und Überprüfung sind unerlässlich, vor allem bei Wechselschaltern mit einer hohen und regelmäßigen Auslastung wie in industriellen Umgebungen. Damit wird die Aufrechterhaltung des Betriebs in Produktionsanlagen und in der kritischen Infrastruktur sichergestellt.
Ferner finden sich Wechselschalter auch in Wohnbereichen, um Notstromversorgungssysteme für Privathaushalte zu unterstützen. Im Gewerbe, z. B. in Büros, der Gastronomie und Verkaufsräumen, wird damit die Geschäftskontinuität gewährleistet. Ebenso dienen sie im Gesundheitswesen sowie in der IT und in Rechenzentren der unterbrechungsfreien Stromversorgung und dem sicheren Betrieb der Server, Datenspeicher und medizinischen Versorgung.
Die verschiedenen Arten von Wechselschaltern
In der Regel wird zwischen zwei verschiedenen Grundschaltern unterschieden:
Automatische Transferschalter (ATS) – Dieser Schalterart erkennt automatisch einen eintretenden Stromausfall an der Primärquelle und schaltet dann auf eine Ersatzquelle um. Sobald die Verbindung zur Hauptquelle wiederhergestellt ist, schaltet er wieder zurück. Diese automatische Ausführung findet man in kritischen Anwendungen wie Krankenhäusern, Fabrikanlagen oder Rechenzentren, bei denen eine unterbrechungsfreie Stromversorgung wesentlich ist.
Statische Transferschalter (STS) – Diese Variante verwendet Festkörperkomponenten zum Umschalten zwischen den Stromquellen. Dadurch wird eine ultraschnelle Umschaltung in Millisekunden ermöglicht. Dieser Typ ist bestens geeignet für empfindliche elektronische Geräte, die eine stabile und kontinuierliche Stromversorgung benötigen.
Weiterhin werden die Wechselschalter in einpolige, zweipolige und serielle Wechselschalter unterteilt.
Einpolige Wechselschalter
Einpolige Wechsel- oder Umschalter sind eine spezielle Ausführung, die der Steuerung eines einzelnen Stromkreises dienen. Dies sind meistens Anwendungen mit niedrigerer Leistung und in einphasigen elektrischen Systemen vorhanden.
Sie sind verfügbar als manuelle Schalter, bei denen der Schaltmechanismus vom Bediener physisch bewegt wird, um eine Verbindung zu ändern. Es sind auch automatische Versionen erhältlich, aber diese sind bei einpoligen Anwendungen seltener üblich.
Ein einpoliger Wechselschalter besteht aus einem Schaltmechanismus, der zwischen zwei Positionen umschaltet. Er besitzt meistens drei Anschlüsse – einen Eingangsanschluss und zwei Ausgangsanschlüsse für jede Stromquelle.
Diese Schalter finden sich oft in einfachen Wohnbereichen, kleinen Büroumgebungen und in Steuerungssystemen für kleine Maschinen, bei denen kein komplexes Energiemanagement erforderlich ist und mögliche Ausfallszenarien keinen Schaden anrichten.
Zweipolige Wechselschalter
Zweipolige Wechsel- oder Umschalter, oft auch doppelpolige Umschalter genannt, dienen der gleichzeitigen Steuerung von zwei Stromkreisen. Sie finden sich oft in Anwendungen und Systemen mit einphasigen Stromsystemen.
Im Einsatz schalten sie die Verbindung von zwei separaten Stromkreisen gleichzeitig zwischen zwei Stromquellen um. Diese „Zweikreissteuerung“ kontrolliert beide Stromkreise, typischerweise den stromführenden und den neutralen Leiter im einphasigen System.
Diese Schalterart ist verfügbar in mehreren manuellen Versionen, bei denen der Schalter direkt von einem Bediener umgeschaltet wird. Auch automatische Ausführungen sind erhältlich, wenn eine automatische Umschaltung im Stromkreis erforderlich ist.
Zweipolige Schalter sind in der Regel robuster als die einpolige Version und ausgelegt für höhere Lasten und einen größeren Sicherheitsstandard. Sie kommen sowohl in Wohn- und Gewerbeimmobilien als auch bei kleineren Maschinen und Beleuchtungskreisläufen zum Einsatz.
Serien-Wechselschalter
Ein Serien-Wechselschalter oder auch Serienumschalter ist dafür konzipiert worden, Stromkreise in Reihen, statt parallel zu schalten. Durch diesen Modus können komfortabel mehrere Quellen nacheinander geschaltet werden.
Diese Variante kann die Verbindung von einem Stromkreis zu einem anderen nacheinander ändern. Sie werden verwendet, wenn z. B. die Konfiguration des Stromkreises geändert werden muss. Die Hauptbestandteile sind eine sequenzielle Steuerung sowie mehrere in Reihe angeordnete Kontakte, die die Verbindungen zwischen den Stromkreisen umschalten.
Die Einsatzbereiche solcher Serienschalter-Wechselschalter sind z. B. industrielle Maschinen und Prozesse, die miteinander verbunden sind, sowie Beleuchtungen mit verschiedenen Lichtstufen bei Bühnenbeleuchtungen oder beleuchteten Werbeanzeigen.
Wechselschalter anschließen
Wechselschalter anschließen – wie funktioniert das? Das Anschließen eines Umschalters erfordert einige Aufmerksamkeit für die Details des Stromkreises und die Einhaltung von Sicherheitsrichtlinien. Beim Wechselschalter anschließen kommen gängige Werkzeuge der Elektrotechnik wie Schraubenzieher, Isolierzange, Isolierband, Elektrokabel, Kabelverbinder und ein Multimeter für die Prüfung zum Einsatz.
Vor dem Prüfverfahren sollte überprüft werden, ob alle Verbindungen korrekt und sicher verbunden sind. Immer auf das Wechselschalter-Symbol achten! Freiliegende Drähte sollten gekürzt und mit Isolierband versehen werden. Mit dem Multimeter wird vor der Inbetriebnahme sichergestellt, ob das Schaltergehäuse vollständig gesichert ist und die korrekte Spannung anliegt.
Eine Beschriftung der Kabel mittels Wechselschalter-Schaltplan hilft dabei, den Überblick über die richtigen Anschlüsse zu behalten. Im vorgeschriebenen Wartungszyklus sollten die Schalter und Verbindungen eingehend kontrolliert werden, um Ausfälle und Kurzschlüsse auszuschließen.
Der Einsatz von Wechselschaltern in der Industrie
Wechselschalter finden sich überall in industriellen Umgebungen, da sie wichtige Komponenten dabei sind, Stromquellen umzuschalten und einen sicheren Betrieb kritischer Systeme sicherzustellen. Einige wichtige Vorteile sind die Folgenden:
- Notstromsysteme – Die Umschalter werden verwendet, um zwischen dem regulären Netzstrom und Notstromquellen wie Generatoren oder Batterien schnell umzuschalten. Damit wird ein zuverlässiger Betrieb bei Stromausfällen gewährleistet.
- Spitzenlastverschiebungen – In leistungsintensiven Branchen werden die Wechselschalter eingesetzt, um zwischen den Stromquellen umzuschalten und den Stromfluss zu verteilen. Dies geschieht vor allem bei hohen Auslastungen und während Spitzenzeiten und dient dazu, Überlastungen zu vermeiden und den Energieverbrauch zu senken.
- Dezentrale Energieerzeugung – In Werksanlagen mit erneuerbaren Energiequellen wie Solar- oder Windenergie oder Hybridsystemen verwalten die Umschalter den Übergang zwischen erneuerbarer Energie und dem Netzstrom nach der jeweiligen Verfügbarkeit und Nachfrage.
- Wartung und Prüfung – Die Wechselschalter ermöglichen bei einer Beleuchtungs-Wartung die sichere Trennung von Geräten vom Hauptstrom, ohne die Gesamtversorgung zu unterbrechen. Auch bei der Prüfung von Notstromsystemen wird damit ein nahtloses Umschalten zwischen Haupt- und Notstromquellen ermöglicht.
- Kosteneffizienz – Durch ein effizientes Management der Stromauslastung und der Möglichkeit, während der Spitzenzeiten auf günstigere Stromquellen umzuschalten, werden konsequente Kosteneinsparungen erreicht.
Wechselschalter in Bezug auf nachhaltige Energiequellen
Wechselschalter können eine wichtige Rolle bei der Förderung der Nachhaltigkeit in industriellen Umgebungen spielen. Sie steigern die Energieeffizienz, sparen beim Verbrauch und unterstützen die Integration erneuerbarer Energiequellen.
Ihr großer Vorteil liegt in der nahtlosen Verbindung von herkömmlichen Energiequellen wie Solar- und Windenergie mit dem herkömmlichen Stromnetz. Auch die Notstromsysteme können als Hybridversionen betrieben werden und garantieren eine nahtlose Umschaltung bei Stromausfällen.
Weiterhin tragen Wechselschalter zum effektiven Geräteschutz bei. Intelligente bzw. smarte Stromsteuerungen schützen empfindliche Industriegeräte und Anlagen vor Schäden durch Stromschwankungen und verlängern damit auch die Lebensdauer der Vermögenswerte.
Auch die Sicherheit wird mit Umschaltern verbessert, indem durch sicheres und schnelles Schalten Unfälle verhindert und die Sicherheit der Mitarbeiter gefördert wird.
Gerade in der umweltfreundlichen Fertigung besitzen die Umschalter einen hohen Stellenwert. In Fabrikanlagen, die mit Solarmodulen und Batteriespeichern betrieben werden, können die Schalter die Solarenergie während der Tagesstunden priorisieren und während der Spitzenzeiten und des Nachtbetriebs auf die gespeicherte Energie umschalten. Dies unterstützt die Netzunabhängigkeit und fördert die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks.
Gebäude können ihren Energieverbrauch optimieren, indem sie zwischen erneuerbaren Energiequellen vor Ort und Netzstrom umschalten. Ein wichtiger Faktor sind dabei die Wechselschalter. Damit wird sichergestellt, dass die erneuerbare Energie immer dann verwendet wird, wenn sie verfügbar ist.
Damit wird nicht nur der gesamte Energieverbrauch reduziert und die Kosten gesenkt. Auch die Nachhaltigkeitsbemühungen der Industrie werden mit diesem System verstärkt und die Umweltbelastung reduziert. Sehen Sie sich an, welche Lösungen RS für nachhaltige industrielle Produkte anbietet.